單片式開關電源在電器控制系統(tǒng)中的應用

引言

隨著電力電子技術(shù)和PWM技術(shù)的迅速發(fā)展和不斷完善,開關電源以其優(yōu)越的性價比得到廣泛應用.但是,市場調(diào)查和研究分析表明,由于分立式結(jié)構(gòu)、可靠性及成本高等問題,目前小功率開關電源在家電領域的應用仍局限于聲像及變頻技術(shù)系列產(chǎn)品.此外,電磁兼容性的問題也是阻礙其應用推廣的主要因素之一.近年來,高度集成的單片式開關電源控制芯片不斷涌現(xiàn),使上述問題得到了有效解決.本文根據(jù)多年的家用電器控制器方面的設計生產(chǎn)經(jīng)驗,針對冰箱、洗衣機以及空調(diào)等家用電器控制系統(tǒng)輔助電源的共同特點,以TNY268P系列單片隔離式智能集成芯片為核心,設計了一種通用性強、易于集成的專用開關電源電路.

1　電源電路設計

1.1　設計技術(shù)要求及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)對冰箱、空調(diào)等系列家用電器控制器輔助電源的特點分析,設計技術(shù)指標確定如下:輸入電壓為交流220V±15%,（50±1）Hz;輸出電壓分別為+5V（700mA）和+12V（500mA）;為了提高家用電器控制器濾波效果和電源的可靠性,如需要在輸出端增加三端穩(wěn)壓器,則實際輸出電壓應為+8V（700mA）和15V（500mA）;輸出電壓的紋波峰峰值UP-P≤1%,其他電氣性能要求滿足相應國家標準.圖1是采用TNY268P系列單片集成開關電源芯片設計的一種單輸入雙輸出的通用開關電源電路,功率變換器拓撲采用易于多路輸出的單端反激式結(jié)構(gòu),主要包括交流輸入抗電磁干擾（EMI）濾波電路、整流電路、高頻功率變壓器、輸出反饋電路、保護電路以及TNY268P電源芯片.

圖1　開關電源設計原理圖

1.2　TNY268P芯片介紹

TNY268P系列芯片是美國Power Integration公司推出的第2代增強型單片隔離式高效小功率開關電源控制芯片,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示.集成了一只700V的功率MOSFET振蕩器、5.8V穩(wěn)壓電源、高壓開關電流源，以及欠壓、過流及熱關斷保護電路,具有自動重啟動以及頻率抖動等功能。由于漏極電壓直接提供系統(tǒng)啟動和工作所需能量,從而省略了變壓器偏置繞組及相關電路.TNY268P系列芯片的特點不僅有利于簡化外圍電路設計、減少系統(tǒng)的損耗,而且能有效消除音頻噪聲,提高EMI能力,節(jié)約電源成本.

TNY268P系列芯片分為DIP-8和SMD-8兩種封裝形式.漏極D連接內(nèi)部功率MOSFET的漏極,提供啟動和穩(wěn)態(tài)工作時的內(nèi)部電流;源極S控制電路公共端內(nèi)部連接MOSFET的源極;內(nèi)部5.8V的穩(wěn)壓電源外接0.1μF旁路電容;正常工作時,使能輸入/欠壓檢測端（EN/UV）控制MOSFET開關狀態(tài),當從該端流出的電流>240μA時,MOSFET關斷.同時通過外接檢測電阻檢測輸入電壓條件.